Requisiti dei materiali per le strutture in acciaio

Le strutture in acciaio sono sottoposte a diversi tipi di forze durante l'uso (carichi, cedimenti irregolari delle fondazioni, variazioni di temperatura, ecc.). Pertanto, l'acciaio utilizzato deve possedere eccellenti proprietà meccaniche (resistenza, plasticità e tenacità) e proprietà di lavorazione (proprietà di lavorazione a freddo e caldo e saldatura) per garantire la sicurezza e l'affidabilità della struttura. Esistono molti tipi di acciaio, ma solo pochi soddisfano i requisiti per le strutture in acciaio, come il Q235 nell'acciaio al carbonio, il 16Mn nell'acciaio basso-legato e il 20MnV (acciaio al vanadio al manganese 20) utilizzato per i bulloni ad alta-resistenza.

 

Indicatori di prestazione
1. Forza
Gli indicatori di resistenza dell'acciaio includono il limite elastico σe, il limite di snervamento σy e il limite di trazione σu. La progettazione si basa sulla resistenza allo snervamento dell'acciaio. L'elevato limite di snervamento può ridurre il-peso proprio della struttura, risparmiare acciaio e abbassare i costi. La resistenza a trazione σu è la massima sollecitazione che l’acciaio può sopportare prima della rottura. A questo punto, la struttura perde la sua fruibilità a causa di una significativa deformazione plastica, ma la struttura si deforma notevolmente senza crollare, soddisfacendo i requisiti per resistere ai rari terremoti. Il valore di σu/σy può essere considerato un parametro della riserva di resistenza dell'acciaio.

 

2. Plasticità
La plasticità dell'acciaio si riferisce generalmente alla sua capacità di subire una significativa deformazione plastica senza fratturarsi dopo che la sollecitazione supera il limite di snervamento. I principali indicatori per misurare la capacità di deformazione plastica dell'acciaio sono l'allungamento δ e la riduzione dell'area ψ.

 

3. Prestazioni di piegatura a freddo
La prestazione di piegatura a freddo dell'acciaio misura la sua resistenza alla fessurazione durante la deformazione plastica causata dalla piegatura a temperatura ambiente. Le prestazioni di piegatura a freddo dell'acciaio vengono testate mediante un test di piegatura a freddo per determinarne le prestazioni di deformazione a flessione sotto un grado di flessione specificato.

 

4. Resistenza all'impatto
La resilienza dell'acciaio si riferisce alla sua capacità di assorbire l'energia cinetica meccanica durante la frattura sotto carico d'urto. È una proprietà meccanica che misura la resistenza dell'acciaio ai carichi d'impatto e alla potenziale frattura fragile dovuta alla bassa temperatura e alla concentrazione di sollecitazioni. L'indice di resilienza dell'acciaio viene generalmente ottenuto mediante prove di resilienza su provini standard.

 

5. Saldabilità
La saldabilità dell'acciaio si riferisce alla sua capacità di produrre giunti saldati di alta-qualità in determinate condizioni del processo di saldatura. La saldabilità può essere divisa in due tipologie: saldabilità durante il processo di saldatura e saldabilità in termini di prestazione di servizio. La saldabilità durante il processo di saldatura si riferisce alla suscettibilità della saldatura e del metallo vicino alla saldatura di non produrre cricche calde durante la saldatura o cricche da ritiro durante il raffreddamento. Una buona saldabilità significa che in determinate condizioni del processo di saldatura, né il metallo saldato né il metallo base adiacente produrranno cricche. La saldabilità in termini di prestazioni si riferisce alla resistenza all'impatto della saldatura e alla duttilità nella zona termicamente-influenzata, richiedendo che le proprietà meccaniche dell'acciaio nella saldatura e nella zona termicamente-influenzata non siano inferiori a quelle del metallo di base. il mio paese utilizza sia metodi di prova della saldabilità del processo di saldatura sia metodi di prova della saldabilità basati sulle prestazioni-.

 

6. Durabilità
Molti fattori influenzano la durabilità dell’acciaio. Innanzitutto, l’acciaio ha una scarsa resistenza alla corrosione, quindi è necessario adottare misure protettive per prevenire la corrosione e la ruggine. Le misure protettive includono: verniciatura e manutenzione regolari dell'acciaio, utilizzando acciaio zincato e impiegando misure protettive speciali in presenza di mezzi fortemente corrosivi come acidi, alcali e sali. Ad esempio, le strutture delle piattaforme offshore utilizzano misure di "protezione anodica" per prevenire la corrosione della struttura del rivestimento, fissando i lingotti di zinco al rivestimento. L'elettrolita dell'acqua di mare corroderà automaticamente per primi i lingotti di zinco, proteggendo così la struttura della camicia di acciaio. In secondo luogo, poiché la resistenza alla frattura dell'acciaio ad alta temperatura e carico a lungo-termine è significativamente inferiore alla sua resistenza a breve-termine, è necessario determinare la resistenza a lungo-termine dell'acciaio in condizioni prolungate di alta-temperatura. L'acciaio si indurisce automaticamente e diventa fragile nel tempo, un fenomeno noto come "invecchiamento". È necessario testare anche la resilienza dell'acciaio sotto carichi a bassa-temperatura.